JP2002182073A - 光源−光ファイバ結合器 - Google Patents
光源−光ファイバ結合器Info
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4292—Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ出射光のケラレを低減し、半導体レー
ザと単一モード光ファイバを低損失で結合できるように
する。 【解決手段】 光源（例えば、半導体レーザチップ１
０）から出射する拡散光束を屈折率分布型ロッドレンズ
１４によって光ファイバ（例えば単一モード光ファイバ
１６）端面に結合する光源−光ファイバ結合器である。
屈折率分布型ロッドレンズは、光源側端面を凸球面、光
ファイバ側端面を平面とする形状をなし、その光源（レ
ーザチップ）と屈折率分布型ロッドレンズを近接配置し
た状態でハウジングで保持する。レーザチップ面と屈折
率分布型ロッドレンズ端面との距離は０．３mm以下、よ
り好ましくは０．２〜０．２５mm程度の範囲内とする。
ザと単一モード光ファイバを低損失で結合できるように
する。 【解決手段】 光源（例えば、半導体レーザチップ１
０）から出射する拡散光束を屈折率分布型ロッドレンズ
１４によって光ファイバ（例えば単一モード光ファイバ
１６）端面に結合する光源−光ファイバ結合器である。
屈折率分布型ロッドレンズは、光源側端面を凸球面、光
ファイバ側端面を平面とする形状をなし、その光源（レ
ーザチップ）と屈折率分布型ロッドレンズを近接配置し
た状態でハウジングで保持する。レーザチップ面と屈折
率分布型ロッドレンズ端面との距離は０．３mm以下、よ
り好ましくは０．２〜０．２５mm程度の範囲内とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの出射光
を屈折率分布型ロッドレンズによって光ファイバ端面に
結合する光源−光ファイバ結合器に関し、更に詳しく述
べると、屈折率分布型ロッドレンズの光源側端面を凸球
面、光ファイバ側端面を平面とし、光源と屈折率分布型
ロッドレンズとを近接配置することで小型化を可能とし
た光源−光ファイバ結合器に関するものである。
を屈折率分布型ロッドレンズによって光ファイバ端面に
結合する光源−光ファイバ結合器に関し、更に詳しく述
べると、屈折率分布型ロッドレンズの光源側端面を凸球
面、光ファイバ側端面を平面とし、光源と屈折率分布型
ロッドレンズとを近接配置することで小型化を可能とし
た光源−光ファイバ結合器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムなどにおいては、半導体
レーザなどの光源からの拡散光束をレンズによって光フ
ァイバのコアに伝送することが行われている。この光結
合を目的とするレンズとしては、従来、球レンズ、非球
面レンズ、屈折率分布型ロッドレンズなどが用いられて
いる。
レーザなどの光源からの拡散光束をレンズによって光フ
ァイバのコアに伝送することが行われている。この光結
合を目的とするレンズとしては、従来、球レンズ、非球
面レンズ、屈折率分布型ロッドレンズなどが用いられて
いる。
【０００３】球レンズは最も安価に製作できるが、半導
体レーザと単一モード光ファイバを低損失で光結合する
には特性的に不十分である。単一モード光ファイバはコ
ア径が微小であるため、光結合効率を高めるにはレンズ
の収差について厳しい性能が要求されるからである。そ
こで、現在、高結合レンズとしては非球面レンズの使用
が一般的となっている。
体レーザと単一モード光ファイバを低損失で光結合する
には特性的に不十分である。単一モード光ファイバはコ
ア径が微小であるため、光結合効率を高めるにはレンズ
の収差について厳しい性能が要求されるからである。そ
こで、現在、高結合レンズとしては非球面レンズの使用
が一般的となっている。
【０００４】他方、屈折率分布型ロッドレンズを用いる
場合には、半導体レーザの出射光の結合に高開口率（Ｎ
Ａ）が要求されるために、少なくとも一方の端面を球面
加工することが多い。これは、凸球面で集光パワーを
得、凸球面で発生する収差を屈折率分布形状で打ち消す
という考え方に基づいている。
場合には、半導体レーザの出射光の結合に高開口率（Ｎ
Ａ）が要求されるために、少なくとも一方の端面を球面
加工することが多い。これは、凸球面で集光パワーを
得、凸球面で発生する収差を屈折率分布形状で打ち消す
という考え方に基づいている。
【０００５】従来技術の一例を図６に示す。光源として
用いられている半導体レーザは、窓部を設けたキャップ
でレーザチップ１０を被い、レーザ光が窓部のカバーガ
ラス１２を透過して出射するようなパッケージ実装構造
（例えばＴＯ型など）になっている。レーザ出射光が屈
折率分布型ロッドレンズ１４によって単一モード光ファ
イバ１６の端面に集光する。ここでは、半導体レーザ側
端面１４ａが凸球面、光ファイバ側端面１４ｂが平面と
なる向きで組み込んでいる。
用いられている半導体レーザは、窓部を設けたキャップ
でレーザチップ１０を被い、レーザ光が窓部のカバーガ
ラス１２を透過して出射するようなパッケージ実装構造
（例えばＴＯ型など）になっている。レーザ出射光が屈
折率分布型ロッドレンズ１４によって単一モード光ファ
イバ１６の端面に集光する。ここでは、半導体レーザ側
端面１４ａが凸球面、光ファイバ側端面１４ｂが平面と
なる向きで組み込んでいる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、非球面レン
ズの製作には、品種毎に金型を必要とし、それには耐熱
材料及び超精密加工が要求される。そのために、特に少
量多品種生産の場合にはレンズコストが高くなる問題が
ある。
ズの製作には、品種毎に金型を必要とし、それには耐熱
材料及び超精密加工が要求される。そのために、特に少
量多品種生産の場合にはレンズコストが高くなる問題が
ある。
【０００７】それに対して屈折率分布型ロッドレンズ
は、小型で安価に且つ容易に製作できる利点がある。一
方、半導体レーザは組立時の取り扱いが容易なため、パ
ッケージに実装されている構造のものを用いる場合が多
い。しかしこの場合、カバーガラス１２が存在するため
にレーザチップ面（発光位置）と屈折率分布型ロッドレ
ンズ端面との距離を一定限度以下に短くできない。この
最短距離は、通常、０．６〜０．７mm程度である。その
ため、半導体レーザからの出射光のケラレにより結合損
失が増大し、単一モード光ファイバとの高効率の結合が
困難である。
は、小型で安価に且つ容易に製作できる利点がある。一
方、半導体レーザは組立時の取り扱いが容易なため、パ
ッケージに実装されている構造のものを用いる場合が多
い。しかしこの場合、カバーガラス１２が存在するため
にレーザチップ面（発光位置）と屈折率分布型ロッドレ
ンズ端面との距離を一定限度以下に短くできない。この
最短距離は、通常、０．６〜０．７mm程度である。その
ため、半導体レーザからの出射光のケラレにより結合損
失が増大し、単一モード光ファイバとの高効率の結合が
困難である。
【０００８】本発明の目的は、半導体レーザと単一モー
ド光ファイバを低損失で結合でき、小型で安価に且つ容
易に製作可能な光源−光ファイバ結合器を提供すること
である。
ド光ファイバを低損失で結合でき、小型で安価に且つ容
易に製作可能な光源−光ファイバ結合器を提供すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源から出射
する拡散光束を屈折率分布型ロッドレンズによって光フ
ァイバ端面に結合する光源−光ファイバ結合器である。
ここで、屈折率分布型ロッドレンズは、光源側端面を凸
球面、光ファイバ側端面を平面とする形状をなし、光源
として半導体レーザを用い、そのレーザチップと屈折率
分布型ロッドレンズを近接配置した状態でハウジングで
保持すると共に、該ハウジングによって光ファイバを保
持可能な構造としている
する拡散光束を屈折率分布型ロッドレンズによって光フ
ァイバ端面に結合する光源−光ファイバ結合器である。
ここで、屈折率分布型ロッドレンズは、光源側端面を凸
球面、光ファイバ側端面を平面とする形状をなし、光源
として半導体レーザを用い、そのレーザチップと屈折率
分布型ロッドレンズを近接配置した状態でハウジングで
保持すると共に、該ハウジングによって光ファイバを保
持可能な構造としている
【００１０】本発明において、光源としては、通常、半
導体レーザが用いられる。光結合の相手となる光ファイ
バとしては、コア径が小さい単一モード光ファイバの場
合に特に顕著な高効率光結合効果が生じる。本発明で
は、半導体レーザ側を凸球面、光ファイバ側を平面と
し、レーザチップ面と屈折率分布型ロッドレンズ端面と
の距離を短くすることにより、半導体レーザ出射光のケ
ラレを低減し結合効率の向上を図っている。これによっ
て、細径の屈折率分布型ロッドレンズを用いて、光モジ
ュールの小型化を実現できる。
導体レーザが用いられる。光結合の相手となる光ファイ
バとしては、コア径が小さい単一モード光ファイバの場
合に特に顕著な高効率光結合効果が生じる。本発明で
は、半導体レーザ側を凸球面、光ファイバ側を平面と
し、レーザチップ面と屈折率分布型ロッドレンズ端面と
の距離を短くすることにより、半導体レーザ出射光のケ
ラレを低減し結合効率の向上を図っている。これによっ
て、細径の屈折率分布型ロッドレンズを用いて、光モジ
ュールの小型化を実現できる。
【００１１】本発明では、光源（レーザチップ）と屈折
率分布型ロッドレンズ端面との距離を０．３mm以下とす
るのが好ましく、特に、０．２〜０．２５mmの範囲内に
設定するのがよい。このような範囲では、結合損失を最
も小さく抑えることができるからである。
率分布型ロッドレンズ端面との距離を０．３mm以下とす
るのが好ましく、特に、０．２〜０．２５mmの範囲内に
設定するのがよい。このような範囲では、結合損失を最
も小さく抑えることができるからである。
【００１２】実際の光モジュールとしては、ハウジング
が、半導体レーザを保持するレーザホルダと屈折率分布
型ロッドレンズを保持するレンズホルダとを具備し、半
導体レーザと屈折率分布型ロッドレンズとを、光軸に対
して直交する面内方向のみならず光軸方向にも位置調整
可能とし、且つ光軸方向の位置調整の際にレーザチップ
と屈折率分布型ロッドレンズとが一定距離よりも接近し
ないようにレーザホルダによって規制される構造とする
のがよい。
が、半導体レーザを保持するレーザホルダと屈折率分布
型ロッドレンズを保持するレンズホルダとを具備し、半
導体レーザと屈折率分布型ロッドレンズとを、光軸に対
して直交する面内方向のみならず光軸方向にも位置調整
可能とし、且つ光軸方向の位置調整の際にレーザチップ
と屈折率分布型ロッドレンズとが一定距離よりも接近し
ないようにレーザホルダによって規制される構造とする
のがよい。
【００１３】
【実施例】図１に、本発明に係る光源−光ファイバ結合
器の基本構成図を示す。半導体レーザ（レーザチップ１
０）からの出射光（拡散光束）を屈折率分布型ロッドレ
ンズ１４によって単一モード光ファイバ１６の端面に結
合する。ここで屈折率分布型ロッドレンズ１４は、半導
体レーザ側端面１４ａを凸球面、光ファイバ側端面１４
ｂを平面とする形状をなし、その向きで配置されてい
る。半導体レーザは、カバーガラス及びキャップの無い
構造とし、それによってレーザチップ１０と屈折率分布
型ロッドレンズ１４を近接配置した状態でハウジング
（図示するのを省略）で保持すると共に、該ハウジング
によって光ファイバを保持可能とする。
器の基本構成図を示す。半導体レーザ（レーザチップ１
０）からの出射光（拡散光束）を屈折率分布型ロッドレ
ンズ１４によって単一モード光ファイバ１６の端面に結
合する。ここで屈折率分布型ロッドレンズ１４は、半導
体レーザ側端面１４ａを凸球面、光ファイバ側端面１４
ｂを平面とする形状をなし、その向きで配置されてい
る。半導体レーザは、カバーガラス及びキャップの無い
構造とし、それによってレーザチップ１０と屈折率分布
型ロッドレンズ１４を近接配置した状態でハウジング
（図示するのを省略）で保持すると共に、該ハウジング
によって光ファイバを保持可能とする。
【００１４】半導体レーザ側開口率ＮＡ2 を大きくする
ために、レーザチップ−ロッドレンズ間距離Ｌ1 は０．
３mm以下（但し、接触しない範囲）、より好ましくは
０．２〜０．２５mm程度とする。またレンズ有効半径ｒ
0 は０．３〜１．０mm程度、球面曲率半径Ｒ2 は１．２
〜２．０mm程度に設定するのがよい。半導体レーザ側開
口率ＮＡ2 を大きくするのは半導体レーザの特性に適合
させるためであり、開口率ＮＡ2 を０．５〜０．７程度
とするのがよい。レンズ有効半径ｒ0 を０．３〜１．０
mmとしているのは、できるだけ細径化するためと、０．
３mmが球面加工を施す上でほぼ限界であるためである。
それに対応して球面曲率半径Ｒ2 は１．２〜２．０mmと
する。
ために、レーザチップ−ロッドレンズ間距離Ｌ1 は０．
３mm以下（但し、接触しない範囲）、より好ましくは
０．２〜０．２５mm程度とする。またレンズ有効半径ｒ
0 は０．３〜１．０mm程度、球面曲率半径Ｒ2 は１．２
〜２．０mm程度に設定するのがよい。半導体レーザ側開
口率ＮＡ2 を大きくするのは半導体レーザの特性に適合
させるためであり、開口率ＮＡ2 を０．５〜０．７程度
とするのがよい。レンズ有効半径ｒ0 を０．３〜１．０
mmとしているのは、できるだけ細径化するためと、０．
３mmが球面加工を施す上でほぼ限界であるためである。
それに対応して球面曲率半径Ｒ2 は１．２〜２．０mmと
する。
【００１５】ところで、屈折率分布型ロッドレンズの半
径方向屈折率分布は、 ｎ（ｒ）2 ＝ｎ0 2 ・｛１−（ｇ・ｒ）2 ＋ｈ4 （ｇ・
ｒ）4 ＋ｈ6 （ｇ・ｒ） 6 ＋ｈ8 （ｇ・ｒ）8 ＋・・
・｝ の式により表される。但し、 ｒ：中心軸からの距離 ｎ（ｒ）：中心軸からの距離ｒの位置での屈折率 ｎ0 ：中心軸上での屈折率 ｇ：２次の屈折率分布係数 ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 ，・・・：屈折率分布高次係数
径方向屈折率分布は、 ｎ（ｒ）2 ＝ｎ0 2 ・｛１−（ｇ・ｒ）2 ＋ｈ4 （ｇ・
ｒ）4 ＋ｈ6 （ｇ・ｒ） 6 ＋ｈ8 （ｇ・ｒ）8 ＋・・
・｝ の式により表される。但し、 ｒ：中心軸からの距離 ｎ（ｒ）：中心軸からの距離ｒの位置での屈折率 ｎ0 ：中心軸上での屈折率 ｇ：２次の屈折率分布係数 ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 ，・・・：屈折率分布高次係数
【００１６】ここでは一例として、レーザチップ−ロッ
ドレンズ間距離Ｌ1 を０．２mm、単一モード光ファイバ
側のＮＡ（＝ＮＡ1 ）を０．１５とし、ロッドレンズ端
面と単一モード光ファイバの間の距離Ｌ2 を約４．５mm
に設定した。屈折率分布型ロッドレンズの中心軸上屈折
率ｎ0 を１．５〜１．８、ｎ0 ・ｇ・ｒ0 を０．４０〜
０．６５程度とし、ｎ0 とｇを与え、レンズ端面の球面
曲率半径を変化して光線収差が最小になるように最適化
することにより、レンズ長ｚ、屈折率分布高次係数
ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 ，、及び半導体レーザ側開口率ＮＡ2
を求めることができる。結果を表１に示す。
ドレンズ間距離Ｌ1 を０．２mm、単一モード光ファイバ
側のＮＡ（＝ＮＡ1 ）を０．１５とし、ロッドレンズ端
面と単一モード光ファイバの間の距離Ｌ2 を約４．５mm
に設定した。屈折率分布型ロッドレンズの中心軸上屈折
率ｎ0 を１．５〜１．８、ｎ0 ・ｇ・ｒ0 を０．４０〜
０．６５程度とし、ｎ0 とｇを与え、レンズ端面の球面
曲率半径を変化して光線収差が最小になるように最適化
することにより、レンズ長ｚ、屈折率分布高次係数
ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 ，、及び半導体レーザ側開口率ＮＡ2
を求めることができる。結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１の番号１３に相当する外形寸法の屈折
率分布型ロッドレンズを使用し、レーザチップ−ロッド
レンズ間距離Ｌ1 ＝０．２mm、ロッドレンズ−光ファイ
バ間距離Ｌ2 ＝４．７mmとした場合、結合損失は１．５
９ｄＢ（結合効率：６９．４％）であった。それに対し
てレーザチップ−ロッドレンズ間距離Ｌ1 ＝０．６５m
m、ロッドレンズ−光ファイバ間距離Ｌ2 ＝６．０mmと
した場合（従来構成）、結合損失は２．６０ｄＢ（結合
効率：５４．９％）であった。つまり、本発明の構成で
は、従来構成に比べて結合損失で約１ｄＢ、結合効率で
は約１５％の向上が見られた。
率分布型ロッドレンズを使用し、レーザチップ−ロッド
レンズ間距離Ｌ1 ＝０．２mm、ロッドレンズ−光ファイ
バ間距離Ｌ2 ＝４．７mmとした場合、結合損失は１．５
９ｄＢ（結合効率：６９．４％）であった。それに対し
てレーザチップ−ロッドレンズ間距離Ｌ1 ＝０．６５m
m、ロッドレンズ−光ファイバ間距離Ｌ2 ＝６．０mmと
した場合（従来構成）、結合損失は２．６０ｄＢ（結合
効率：５４．９％）であった。つまり、本発明の構成で
は、従来構成に比べて結合損失で約１ｄＢ、結合効率で
は約１５％の向上が見られた。
【００１９】同様にして、同一レンズを用いてレーザチ
ップ−レンズ間距離Ｌ1 に対する結合損失（ｄＢ）を求
めた結果を図２に示す。この結果から、レーザチップ−
ロッドレンズ間距離Ｌ1 は０．３mm以下、より好ましく
は０．２０〜０．２５mm程度とするのがよいことが分か
る。レーザチップ−ロッドレンズ間距離Ｌ1 ＝０．２〜
０．２５mmでは結合損失が最も小さくなり、距離Ｌ1 が
数十μｍ変動しても結合損失の変動が小さいため、光軸
方向（ｚ方向）の調芯は必ずしも必要ではないことが分
かり、その場合には機械的な精度での突き当てで組み立
てることが可能である。但し、レンズ長にも一定の公差
があるため、結合損失をできるだけ小さくしたい場合に
は、光軸方向（ｚ方向）の位置調整も可能なモジュール
構造とする。
ップ−レンズ間距離Ｌ1 に対する結合損失（ｄＢ）を求
めた結果を図２に示す。この結果から、レーザチップ−
ロッドレンズ間距離Ｌ1 は０．３mm以下、より好ましく
は０．２０〜０．２５mm程度とするのがよいことが分か
る。レーザチップ−ロッドレンズ間距離Ｌ1 ＝０．２〜
０．２５mmでは結合損失が最も小さくなり、距離Ｌ1 が
数十μｍ変動しても結合損失の変動が小さいため、光軸
方向（ｚ方向）の調芯は必ずしも必要ではないことが分
かり、その場合には機械的な精度での突き当てで組み立
てることが可能である。但し、レンズ長にも一定の公差
があるため、結合損失をできるだけ小さくしたい場合に
は、光軸方向（ｚ方向）の位置調整も可能なモジュール
構造とする。
【００２０】このような光源−光ファイバ結合器を具体
化した例を図３に示す。この光源−光ファイバ結合器
は、半導体レーザ２０と、屈折率分布型ロッドレンズ２
２と、それらを保持すると共に接続相手の光プラグのフ
ェルール（図示するのを省略する）を嵌合保持するハウ
ジング３０を具備し、光プラグ接続時に前記半導体レー
ザ２０とフェルールによって保持された単一モード光フ
ァイバとが前記屈折率分布型ロッドレンズ２２によって
光学的に結合するレセプタクル型の構造である。
化した例を図３に示す。この光源−光ファイバ結合器
は、半導体レーザ２０と、屈折率分布型ロッドレンズ２
２と、それらを保持すると共に接続相手の光プラグのフ
ェルール（図示するのを省略する）を嵌合保持するハウ
ジング３０を具備し、光プラグ接続時に前記半導体レー
ザ２０とフェルールによって保持された単一モード光フ
ァイバとが前記屈折率分布型ロッドレンズ２２によって
光学的に結合するレセプタクル型の構造である。
【００２１】半導体レーザ１０は、前記のように、カバ
ーガラス及びキャップ無しの構造であり、レーザチップ
（素子本体）２０ａがチップキャリア（ヒートシンク）
２０ｂ上に搭載されてベース部２０ｃに装着されてお
り、該ベース部２０ｃをリード２０ｄが貫通している。
これによって、発光点となるレーザチップ２０ａに非常
に近接して屈折率分布型ロッドレンズ２２を配置するこ
とを可能にしている。
ーガラス及びキャップ無しの構造であり、レーザチップ
（素子本体）２０ａがチップキャリア（ヒートシンク）
２０ｂ上に搭載されてベース部２０ｃに装着されてお
り、該ベース部２０ｃをリード２０ｄが貫通している。
これによって、発光点となるレーザチップ２０ａに非常
に近接して屈折率分布型ロッドレンズ２２を配置するこ
とを可能にしている。
【００２２】ここでハウジング３０は、中心軸に沿って
内径の異なる複数の穴が形成され、それらが連なって貫
通構造になっている樹脂製の一体成形品である。その一
方の端部（図３で左側の端部）３０ａで半導体レーザ２
０を保持し、内部中央寄りの部分に屈折率分布型ロッド
レンズ２２を装着する。ハウジング３０の中央付近から
反対側の端部（図３で右側の端部）にかけてはレセプタ
クル部３２となっており、このレセプタクル部３２が、
接続相手の光プラグのフェルールが丁度嵌入するボア
（空洞部）３４を有する部分である。
内径の異なる複数の穴が形成され、それらが連なって貫
通構造になっている樹脂製の一体成形品である。その一
方の端部（図３で左側の端部）３０ａで半導体レーザ２
０を保持し、内部中央寄りの部分に屈折率分布型ロッド
レンズ２２を装着する。ハウジング３０の中央付近から
反対側の端部（図３で右側の端部）にかけてはレセプタ
クル部３２となっており、このレセプタクル部３２が、
接続相手の光プラグのフェルールが丁度嵌入するボア
（空洞部）３４を有する部分である。
【００２３】この光源−光ファイバ結合器に組み込む屈
折率分布型ロッドレンズ２２は、前記したように、半導
体レーザ側端面を凸球面、光ファイバ側端面を平面とす
る形状をなし、半導体レーザ側端面がレーザチップ２０
ａの発光点に対して近接（例えばレーザチップ−レンズ
間距離０．２０〜０．２５mm程度）配置される。屈折率
分布型ロッドレンズ２２を貫通穴に挿入した状態で、周
囲を接着剤などで固定する。
折率分布型ロッドレンズ２２は、前記したように、半導
体レーザ側端面を凸球面、光ファイバ側端面を平面とす
る形状をなし、半導体レーザ側端面がレーザチップ２０
ａの発光点に対して近接（例えばレーザチップ−レンズ
間距離０．２０〜０．２５mm程度）配置される。屈折率
分布型ロッドレンズ２２を貫通穴に挿入した状態で、周
囲を接着剤などで固定する。
【００２４】このように屈折率分布型ロッドレンズ２２
を内蔵したハウジング３０に半導体レーザ２０を調芯し
結合する。ハウジング３０のレセプタクル部３２内に光
プラグのフェルールを装着した状態で、半導体レーザ２
０のベース部２０ｃがハウジング３０の端部３０ａに当
接するように組み合わせ、半導体レーザ２０からの出射
を光プラグの単一モード光ファイバでモニタしながら調
芯（光軸方向に対して垂直な面内：ｘ方向及びｙ方向）
し、位置決めした状態でベース部２０ｃの周囲を樹脂接
着剤３６によって固定する。これは、ベース部２０ｃと
ハウジング端面３０ａとの突き合わせによって、光軸方
向（ｚ方向）の位置合わせを省略した構造の例である。
を内蔵したハウジング３０に半導体レーザ２０を調芯し
結合する。ハウジング３０のレセプタクル部３２内に光
プラグのフェルールを装着した状態で、半導体レーザ２
０のベース部２０ｃがハウジング３０の端部３０ａに当
接するように組み合わせ、半導体レーザ２０からの出射
を光プラグの単一モード光ファイバでモニタしながら調
芯（光軸方向に対して垂直な面内：ｘ方向及びｙ方向）
し、位置決めした状態でベース部２０ｃの周囲を樹脂接
着剤３６によって固定する。これは、ベース部２０ｃと
ハウジング端面３０ａとの突き合わせによって、光軸方
向（ｚ方向）の位置合わせを省略した構造の例である。
【００２５】図４及び図５は光源−光ファイバ結合器の
他の具体例を示す説明図である。基本的な構成は、図２
の例と同様であるので、説明を簡略化するために、対応
する部材には同一符号を付す。これらは、いずれも光軸
方向（ｚ方向）の位置合わせを可能とする構造の例であ
る。
他の具体例を示す説明図である。基本的な構成は、図２
の例と同様であるので、説明を簡略化するために、対応
する部材には同一符号を付す。これらは、いずれも光軸
方向（ｚ方向）の位置合わせを可能とする構造の例であ
る。
【００２６】図４において、ハウジング４０は、半導体
レーザを保持するレーザホルダ４２と、ロッドレンズ２
２を保持するレンズホルダ４４の別体構造である。レン
ズホルダ４４の一部（図４の右側部分）はレセプタクル
部となっており、このレセプタクル部が、接続相手の光
プラグのフェルールが丁度嵌入するボア（空洞部）２４
を有する部分となる。
レーザを保持するレーザホルダ４２と、ロッドレンズ２
２を保持するレンズホルダ４４の別体構造である。レン
ズホルダ４４の一部（図４の右側部分）はレセプタクル
部となっており、このレセプタクル部が、接続相手の光
プラグのフェルールが丁度嵌入するボア（空洞部）２４
を有する部分となる。
【００２７】レーザホルダ４２とレンズホルダ４４の端
面同士を衝合しｘ−ｙ面内での調芯を行い、半導体レー
ザ２０をレーザホルダ４２に挿入することでｚ方向の位
置を調整する。実際には、レンズホルダ４４のボア２４
内に光プラグのフェルールを装着した状態で、該レンズ
ホルダ４４の端面にレーザホルダ４２を当接してｘ方向
及びｙ方向の調芯を行う。他方、半導体レーザ２０のベ
ース部２０ｃをレーザホルダ４２の内周段部に挿入し出
し入れすることでｚ方向の位置合わせを行う。半導体レ
ーザ２０からの出射を光プラグの単一モード光ファイバ
でモニタしながら調整し、位置決めした状態でレーザホ
ルダとレンズホルダとの間、及び半導体レーザとレーザ
ホルダとの間を、溶接などで固定する。
面同士を衝合しｘ−ｙ面内での調芯を行い、半導体レー
ザ２０をレーザホルダ４２に挿入することでｚ方向の位
置を調整する。実際には、レンズホルダ４４のボア２４
内に光プラグのフェルールを装着した状態で、該レンズ
ホルダ４４の端面にレーザホルダ４２を当接してｘ方向
及びｙ方向の調芯を行う。他方、半導体レーザ２０のベ
ース部２０ｃをレーザホルダ４２の内周段部に挿入し出
し入れすることでｚ方向の位置合わせを行う。半導体レ
ーザ２０からの出射を光プラグの単一モード光ファイバ
でモニタしながら調整し、位置決めした状態でレーザホ
ルダとレンズホルダとの間、及び半導体レーザとレーザ
ホルダとの間を、溶接などで固定する。
【００２８】図５においても、ハウジング５０は、半導
体レーザを保持するレーザホルダ５２と、ロッドレンズ
２２を保持するレンズホルダ５４の別体構造である。こ
こでもレンズホルダ５４の一部（図５の右側部分）はレ
セプタクル部となっており、接続相手の光プラグのフェ
ルールが丁度嵌入するボア（空洞部）２４を有する部分
となる。
体レーザを保持するレーザホルダ５２と、ロッドレンズ
２２を保持するレンズホルダ５４の別体構造である。こ
こでもレンズホルダ５４の一部（図５の右側部分）はレ
セプタクル部となっており、接続相手の光プラグのフェ
ルールが丁度嵌入するボア（空洞部）２４を有する部分
となる。
【００２９】レーザホルダ５２をレンズホルダ５４に嵌
合することによりｚ方向の位置を調整し、半導体レーザ
２０をレーザホルダ５２に衝合することでｘ−ｙ面内で
の調芯を行う。実際には、レンズホルダ５４のボア２４
内に光プラグのフェルールを装着した状態で、該レンズ
ホルダ５４の外周段部に円筒状のレーザホルダ５２を嵌
合させてｚ方向の位置合わせを行う。他方、半導体レー
ザ２０のベース部２０ｃをレーザホルダ５２の端面に当
接してｘ方向及びｙ方向の調芯を行う。半導体レーザ２
０からの出射を光プラグの単一モード光ファイバでモニ
タしながら調芯し、位置決めした状態でレーザホルダと
レンズホルダとの間、及び半導体レーザとレーザホルダ
との間を、接着剤などで固定する。
合することによりｚ方向の位置を調整し、半導体レーザ
２０をレーザホルダ５２に衝合することでｘ−ｙ面内で
の調芯を行う。実際には、レンズホルダ５４のボア２４
内に光プラグのフェルールを装着した状態で、該レンズ
ホルダ５４の外周段部に円筒状のレーザホルダ５２を嵌
合させてｚ方向の位置合わせを行う。他方、半導体レー
ザ２０のベース部２０ｃをレーザホルダ５２の端面に当
接してｘ方向及びｙ方向の調芯を行う。半導体レーザ２
０からの出射を光プラグの単一モード光ファイバでモニ
タしながら調芯し、位置決めした状態でレーザホルダと
レンズホルダとの間、及び半導体レーザとレーザホルダ
との間を、接着剤などで固定する。
【００３０】図４の例では、半導体レーザ２０のベース
部２０ｃをレーザホルダ４２内に最も押し込んでも（突
き当てても）、レーザチップ２０ａがロッドレンズ２２
に接触しないような（一定の間隔以下にはならない）構
造とし、また図５の例では、レーザホルダ５２をレンズ
ホルダ５４に 最も押し込んでも（突き当てても）、レ
ーザチップ２０ａがロッドレンズ２２に接触しないよう
な（一定の間隔以下にはならない）構造として、不用意
な接触による障害発生を未然に防止できるようになって
いる。
部２０ｃをレーザホルダ４２内に最も押し込んでも（突
き当てても）、レーザチップ２０ａがロッドレンズ２２
に接触しないような（一定の間隔以下にはならない）構
造とし、また図５の例では、レーザホルダ５２をレンズ
ホルダ５４に 最も押し込んでも（突き当てても）、レ
ーザチップ２０ａがロッドレンズ２２に接触しないよう
な（一定の間隔以下にはならない）構造として、不用意
な接触による障害発生を未然に防止できるようになって
いる。
【００３１】なお、上記の例は全て光プラグを使用して
接続するレセプタクル型の構造であるが、光ファイバフ
ェルールを直接固定するピグテイル型の構造にも適用で
きることは言うまでもない。
接続するレセプタクル型の構造であるが、光ファイバフ
ェルールを直接固定するピグテイル型の構造にも適用で
きることは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】本発明は上記のように、屈折率分布型ロ
ッドレンズは、その光源側端面を凸球面、光ファイバ側
端面を平面とする形状をなし、光源とレンズを近接配置
してハウジングに収めた構造であるので、出射光のケラ
レを低減し、光源とファイバとの結合損失を低減して、
高効率の半導体レーザ−単一モード光ファイバ結合を実
現できる。
ッドレンズは、その光源側端面を凸球面、光ファイバ側
端面を平面とする形状をなし、光源とレンズを近接配置
してハウジングに収めた構造であるので、出射光のケラ
レを低減し、光源とファイバとの結合損失を低減して、
高効率の半導体レーザ−単一モード光ファイバ結合を実
現できる。
【００３３】また、本発明ではレンズは非球面ではなく
球面でよいために、従来から行われている球面加工方法
を利用でき、プレス型が不要であるため、容易に低コス
トで量産することが可能となる。これによって、半導体
レーザと単一モード光ファイバを低損失で（高効率で）
結合できる小型で安価な光源−光ファイバ結合器が得ら
れる。
球面でよいために、従来から行われている球面加工方法
を利用でき、プレス型が不要であるため、容易に低コス
トで量産することが可能となる。これによって、半導体
レーザと単一モード光ファイバを低損失で（高効率で）
結合できる小型で安価な光源−光ファイバ結合器が得ら
れる。
【図１】本発明に係る光源−光ファイバ結合器の基本構
成図。
成図。
【図２】その光源−レンズ間距離Ｌ1 と結合損失の関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図３】本発明に係る光源−光ファイバ結合器の具体例
を示す構造説明図。
を示す構造説明図。
【図４】本発明に係る光源−光ファイバ結合器の他の具
体例を示す構造説明図。
体例を示す構造説明図。
【図５】本発明に係る光源−光ファイバ結合器の更に他
の具体例を示す構造説明図。
の具体例を示す構造説明図。
【図６】従来の光源−光ファイバ結合系の説明図。
１０ レーザチップ １４ 屈折率分布型ロッドレンズ １６ 単一モード光ファイバ
Claims (3)
- 【請求項１】 光源から出射する拡散光束を屈折率分布
型ロッドレンズによって光ファイバ端面に結合する光源
−光ファイバ結合器において、 屈折率分布型ロッドレンズは、光源側端面を凸球面、光
ファイバ側端面を平面とする形状をなし、光源として半
導体レーザを用い、そのレーザチップと屈折率分布型ロ
ッドレンズを近接配置した状態でハウジングで保持する
と共に、該ハウジングによって光ファイバを保持可能な
構造をなしていることを特徴とする光源−光ファイバ結
合器。 - 【請求項２】 レーザチップ面と屈折率分布型ロッドレ
ンズ端面との距離が０．３mm以下である請求項１記載の
光源−光ファイバ結合器。 - 【請求項３】 ハウジングは、半導体レーザを保持する
レーザホルダと屈折率分布型ロッドレンズを保持するレ
ンズホルダとを具備し、半導体レーザと屈折率分布型ロ
ッドレンズとを、光軸に対して直交する面内方向のみな
らず光軸方向にも位置調整可能とし、且つ光軸方向の位
置調整の際にレーザチップと屈折率分布型ロッドレンズ
とが一定距離よりも接近しないようにレーザホルダによ
って規制されている請求項１又は２記載の光源−光ファ
イバ結合器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000376324A JP2002182073A (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | 光源−光ファイバ結合器 |
| US10/007,667 US6862384B2 (en) | 2000-12-11 | 2001-12-10 | Light source-optical fiber coupler |
| CA002365141A CA2365141A1 (en) | 2000-12-11 | 2001-12-10 | Light source-optical fiber coupler |
| EP01129248A EP1213596A3 (en) | 2000-12-11 | 2001-12-11 | Light source-optical fiber coupler |
| CN01144124.0A CN1208648C (zh) | 2000-12-11 | 2001-12-11 | 光源－光纤耦合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000376324A JP2002182073A (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | 光源−光ファイバ結合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002182073A true JP2002182073A (ja) | 2002-06-26 |
Family
ID=18845196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000376324A Pending JP2002182073A (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | 光源−光ファイバ結合器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6862384B2 (ja) |
| EP (1) | EP1213596A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002182073A (ja) |
| CN (1) | CN1208648C (ja) |
| CA (1) | CA2365141A1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005036230A1 (ja) * | 2003-10-08 | 2005-04-21 | Toyo Glass Co., Ltd. | 光ファイバ結合部品 |
| US7151871B2 (en) | 2004-01-29 | 2006-12-19 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Optical component and method of manufacturing the same |
| WO2012108545A1 (en) * | 2011-02-10 | 2012-08-16 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical module having enhanced optical coupling efficiency between laser diode and optical fiber |
| JP2014225608A (ja) * | 2013-05-17 | 2014-12-04 | スタンレー電気株式会社 | 発光装置 |
| CN105020648A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-11-04 | 江苏大学 | 一种光纤传输照明装置 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002328259A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-15 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光学素子 |
| AU2005299243A1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-05-04 | Rpo Pty Limited | Planar lenses for integrated optics |
| US7149405B2 (en) * | 2004-10-29 | 2006-12-12 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Electro-optical subassemblies and method for assembly thereof |
| US7282701B2 (en) * | 2005-02-28 | 2007-10-16 | Asml Netherlands B.V. | Sensor for use in a lithographic apparatus |
| US7570849B2 (en) * | 2005-06-21 | 2009-08-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Integrated circuit device having optically coupled layers |
| JP2009175426A (ja) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Funai Electric Co Ltd | プロジェクタおよびプロジェクタの光軸調整方法 |
| US8247756B1 (en) * | 2008-06-03 | 2012-08-21 | Wavefront Research, Inc. | Bi-directional data and signal channels in optical interconnects |
| WO2012099769A2 (en) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | Corning Incorporated | Receptacle ferrule assemblies with gradient index lenses and fiber optic connectors using same |
| CN103608701B (zh) * | 2011-06-15 | 2017-03-29 | 康宁股份有限公司 | 经激光处理的grin透镜和使用它的光学接口设备与组件 |
| CN102360105A (zh) * | 2011-10-28 | 2012-02-22 | 江苏奥雷光电有限公司 | 一种提高光有源器件耦合稳定性的方法 |
| US9001862B2 (en) | 2012-03-09 | 2015-04-07 | Raytheon Company | Miniaturized solid-state lasing device, system and method |
| JP5943209B2 (ja) * | 2013-09-11 | 2016-06-29 | ウシオ電機株式会社 | 光ファイバ装置 |
| TWI510832B (zh) * | 2014-09-12 | 2015-12-01 | Applied Optoelectronics Inc | 光傳輸次組件及其製造方法 |
| CN108110608B (zh) * | 2018-02-06 | 2024-03-19 | 深圳市光脉电子有限公司 | 一种可阵列式激光器 |
| CN112764138B (zh) * | 2021-02-21 | 2022-04-29 | 淄博丰雁电子元件有限公司 | 一种高耦合效率的to非球面透镜 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61107207A (ja) * | 1984-10-30 | 1986-05-26 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光結合器 |
| US4718055A (en) * | 1985-09-17 | 1988-01-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Wave-division multiplex component for an optical network comprising monomode transmission fibers |
| US5087109A (en) * | 1986-10-09 | 1992-02-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for coupling semiconductor laser with optical fiber |
| FR2611388B1 (fr) * | 1987-02-26 | 1991-07-05 | Cit Alcatel | Module optique actif pour embase de connecteur |
| JPH073907B2 (ja) * | 1987-07-03 | 1995-01-18 | 株式会社日立製作所 | デュアルインラインパッケ−ジ形半導体レ−ザモジュ−ル |
| JP2645862B2 (ja) * | 1988-08-11 | 1997-08-25 | 株式会社日立製作所 | 半導体発光装置およびその応用製品 |
| JP2684219B2 (ja) * | 1989-07-05 | 1997-12-03 | 三菱電機株式会社 | 光半導体モジュール |
| JPH0595169A (ja) * | 1991-10-02 | 1993-04-16 | Nec Corp | 半導体レーザ装置および半導体レーザモジユール |
| US5351330A (en) * | 1993-04-08 | 1994-09-27 | Uniphase Corporation | Laser diode-lens alignment |
| US6418251B1 (en) * | 2000-10-13 | 2002-07-09 | Bogie Boscha | Laser-diode assembly for generating a frequency-stabilized narrow-bandwidth light and a method of narrowing linewidth of the spectrum |
-
2000
- 2000-12-11 JP JP2000376324A patent/JP2002182073A/ja active Pending
-
2001
- 2001-12-10 US US10/007,667 patent/US6862384B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-12-10 CA CA002365141A patent/CA2365141A1/en not_active Abandoned
- 2001-12-11 EP EP01129248A patent/EP1213596A3/en not_active Withdrawn
- 2001-12-11 CN CN01144124.0A patent/CN1208648C/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005036230A1 (ja) * | 2003-10-08 | 2005-04-21 | Toyo Glass Co., Ltd. | 光ファイバ結合部品 |
| US7346237B2 (en) | 2003-10-08 | 2008-03-18 | Toyo Glass Co., Ltd. | Optical fiber coupling part |
| KR100833820B1 (ko) * | 2003-10-08 | 2008-06-02 | 도요 가라스 가부시키가이샤 | 광파이버 결합부품 |
| CN100414334C (zh) * | 2003-10-08 | 2008-08-27 | 东洋玻璃株式会社 | 光纤耦合部件 |
| US7151871B2 (en) | 2004-01-29 | 2006-12-19 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Optical component and method of manufacturing the same |
| WO2012108545A1 (en) * | 2011-02-10 | 2012-08-16 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical module having enhanced optical coupling efficiency between laser diode and optical fiber |
| JP2012168240A (ja) * | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Sumitomo Electric Device Innovations Inc | 光モジュール |
| US20130294726A1 (en) * | 2011-02-10 | 2013-11-07 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical module having enhanced optical coupling efficiency between laser diode and optical fiber |
| JP2014225608A (ja) * | 2013-05-17 | 2014-12-04 | スタンレー電気株式会社 | 発光装置 |
| CN105020648A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-11-04 | 江苏大学 | 一种光纤传输照明装置 |
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